JP2010216597A - Power transmitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータの動力を伝達する動力伝達装置に関し、特に、モータの動力を効率良く伝達できると共に小型化を図ることができる動力伝達装置に関するものである。 The present invention relates to a power transmission device that transmits power of a motor, and more particularly to a power transmission device that can efficiently transmit power of a motor and can be downsized.
従来、モータの動力を伝達する動力伝達装置として、例えば、非特許文献1には、ハイブリッド車両の駆動システムにおいて、モータからの入力回転を減速歯車により減速するリヤユニットが開示されている。
Conventionally, as a power transmission device that transmits the power of a motor, for example, Non-Patent
また、非特許文献2には、2つの多板クラッチを断続させることで、モータからの入力回転を遊星歯車装置により2段に変速するトランスミッションが開示されている。この非特許文献2に開示されるトランスミッションによれば、入力回転を2段に変速できるので、低速から高速までの幅広い車速範囲においてモータを効率の良い回転域で使用することが可能となり、モータの動力を効率良く伝達することができる。
Non-Patent
しかしながら、非特許文献1に開示されるリヤユニットでは、単に入力回転を減速するのみで変速できないので、低速から高速までの幅広い車速範囲においてモータを制御する場合には、モータを効率の良い回転域で使用することが困難となり、モータの動力を効率良く伝達することができないという問題点があった。また、入力回転を変速できないので、幅広い車速範囲においてモータを効率の良い回転域で使用するためには、高出力のモータが必要となり、その分、モータの高出力化に伴う装置の大型化を招くという問題点があった。
However, since the rear unit disclosed in Non-Patent
一方、非特許文献2に開示されるトランスミッションでは、上述した問題点は解決できるものの、多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成なので、多板クラッチを断続させるための油圧システムが必要となり、構造が複雑化すると共に装置の大型化を招くという問題点があった。また、2つの多板クラッチを断続させるタイミングが難しく、2つの多板クラッチが共に切断されると、動力の伝達が遮断され、モータの回転上昇や変速時のショックを招くと共に、2つの多板クラッチが同時に接続されると、遊星歯車装置が二重噛み合いを起こし、トランスミッションが破損する等の恐れがあった。更に、多板クラッチの接続時に熱エネルギーが放出される分、エネルギー損失が生じていた。
On the other hand, in the transmission disclosed in
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、モータの動力を効率良く伝達できると共に小型化を図ることができる動力伝達装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power transmission device that can efficiently transmit the power of the motor and can be downsized.
この目的を達成するために、請求項1記載の動力伝達装置は、モータの動力が入力される入力軸と、その入力軸から前記動力が伝達される遊星歯車装置と、その遊星歯車装置から前記動力が伝達される出力軸とを備え、前記遊星歯車装置が、前記モータからの入力回転が伝達されて回転するサンギヤと、そのサンギヤの外周に噛合される複数のプラネタリギヤと、それら複数のプラネタリギヤに噛合されると共に前記サンギヤの回転中心回りに回転可能に構成されるリングギヤと、前記複数のプラネタリギヤを支持すると共に前記サンギヤの回転中心回りに回転されて前記入力回転を前記出力軸に伝達するキャリアとを備えるものであって、前記モータが正回転する場合に、前記入力回転を前記入力軸から前記キャリアに伝達すると共に前記入力軸から前記キャリアへの前記入力回転の伝達を遮断可能に構成される第1クラッチと、前記モータが正回転する場合であって前記第1クラッチにより前記入力軸から前記キャリアへの前記入力回転の伝達を遮断した場合に、前記リングギヤの回転を規制する一方、前記モータが正回転する場合であって前記第1クラッチにより前記入力回転を前記入力軸から前記キャリアに伝達した場合に、前記リングギヤの回転の規制を解除する第2クラッチとを備え、前記第1クラッチは、断面円形状の外周面を有し軸心回りに回転可能に構成される内輪と、その内輪の前記外周面に対向する断面円形状の内周面を有し前記軸心回りに回転可能に構成される外輪と、前記外周面および前記内周面にそれぞれ接する係合面を有し前記外周面および前記内周面の対向間において円周方向に複数配設されるスプラグと、そのスプラグを前記外周面および前記内周面の円周方向へ傾動可能に保持する保持器と、前記スプラグに付勢力を付与して前記外周面および前記内周面に前記係合面が接するように前記スプラグを前記円周方向のセルフロック方向へ傾動させる付勢部材と、その付勢部材の付勢力に抗して前記スプラグに荷重を付与して前記セルフロック方向とは逆方向であって前記円周方向の反セルフロック方向へ前記スプラグを傾動させる荷重付与装置とを備えた切替式クラッチとして構成されている。
In order to achieve this object, a power transmission device according to
請求項2記載の動力伝達装置は、請求項1記載の動力伝達装置において、前記第1クラッチの前記荷重付与装置を作動させて、前記入力回転を前記サンギヤ及び前記プラネタリギヤを介して前記キャリアから前記出力軸に伝達する一方、前記第1クラッチの前記荷重付与装置を非作動として、前記入力回転を前記キャリアから前記出力軸に伝達する。
The power transmission device according to
請求項3載の動力伝達装置は、請求項1又は2に記載の動力伝達装置において、前記出力軸が正回転するように前記出力軸に逆動力が入力される場合に、前記逆動力を前記キャリアから前記入力軸に伝達する第3クラッチを備えている。
The power transmission device according to
請求項4記載の動力伝達装置は、請求項3記載の動力伝達装置において、前記第3クラッチは、前記モータが逆回転する場合に、前記入力回転を前記入力軸から前記キャリアに伝達するものであり、前記第2クラッチは、前記切替式クラッチにより構成され、前記モータが逆回転する場合に、前記リングギヤの回転の規制を解除可能に構成されている。
The power transmission device according to claim 4 is the power transmission device according to
請求項5記載の動力伝達装置は、請求項1から4のいずれかに記載の動力伝達装置において、前記出力軸が逆回転するように前記出力軸に逆動力が入力される場合に、前記第1クラッチの前記荷重付与装置を非作動とすることで、前記第1クラッチにより前記キャリアから前記入力軸に前記逆動力が伝達されると同時に前記第2クラッチにより前記リングギヤの回転が規制される。
The power transmission device according to
請求項1記載の動力伝達装置によれば、モータが正回転している状態において第1クラッチの荷重付与装置を非作動とした場合には、付勢部材の付勢力によりスプラグがセルフロック方向へ傾動し、内輪および外輪にスプラグが係合することで、モータからの入力回転が入力軸からキャリアに伝達される。また、この場合には、第2クラッチによりリングギヤの回転の規制が解除されることで、キャリアに伝達された入力回転が速度一定のままで出力軸に伝達される。 According to the power transmission device of the first aspect, when the load applying device of the first clutch is inactivated while the motor is rotating forward, the sprag is moved in the self-locking direction by the urging force of the urging member. By tilting and engaging the sprags with the inner and outer rings, the input rotation from the motor is transmitted from the input shaft to the carrier. In this case, the restriction of the rotation of the ring gear is canceled by the second clutch, so that the input rotation transmitted to the carrier is transmitted to the output shaft while the speed is constant.
これに対し、第1クラッチの荷重付与装置を作動させた場合には、付勢部材の付勢力に抗してスプラグが反セルフロック方向へ傾動し、内輪および外輪へのスプラグの係合が解除されることで、入力軸からキャリアへの入力回転の伝達が遮断される。また、この場合には、第2クラッチによりリングギヤの回転が規制されることで、サンギヤに伝達された入力回転がプラネタリギヤにより減速されキャリアを介して出力軸に伝達される。 On the other hand, when the load applying device of the first clutch is operated, the sprags tilt in the anti-self-locking direction against the biasing force of the biasing member, and the engagement of the sprags with the inner ring and the outer ring is released. As a result, transmission of input rotation from the input shaft to the carrier is interrupted. In this case, the rotation of the ring gear is restricted by the second clutch, so that the input rotation transmitted to the sun gear is decelerated by the planetary gear and transmitted to the output shaft via the carrier.
よって、モータからの入力回転を等速および減速の2段に変速できるので、低速から高速までの幅広い車速範囲においてモータを効率の良い回転域で使用することが可能となり、モータの動力を効率良く伝達することができるという効果がある。 Therefore, since the input rotation from the motor can be shifted in two steps of constant speed and deceleration, it becomes possible to use the motor in an efficient rotation range in a wide vehicle speed range from low speed to high speed, and the motor power can be efficiently used. There is an effect that it can be transmitted.
また、幅広い車速範囲においてモータを効率の良い回転域で使用することが可能となれば、高出力のモータを必要とせず、その分、モータの高出力化に伴う装置の大型化を回避して、小型化を図ることができるという効果がある。 In addition, if it becomes possible to use the motor in a wide range of vehicle speeds in an efficient rotation range, a high-output motor is not necessary, and the size of the device accompanying the increase in motor output is avoided accordingly. There is an effect that downsizing can be achieved.
また、従来のように多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成と比較して、多板クラッチを断続させるための油圧システムを必要とせず、構造を簡素化すると共に小型化を図ることができるという効果がある。更に、多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成の場合には、多板クラッチの接続時に熱エネルギーが放出され、エネルギー損失が生じるところ、多板クラッチを不要として、エネルギー損失を防止することができるという効果がある。 Further, compared with the conventional configuration in which the multi-plate clutch is intermittently engaged and the input rotation is changed, a hydraulic system for intermittently engaging the multi-plate clutch is not required, and the structure is simplified and the size is reduced. There is an effect that can be. Furthermore, in the case of a configuration in which the multi-plate clutch is intermittently connected to change the input rotation, heat energy is released when the multi-plate clutch is connected, resulting in energy loss. The multi-plate clutch is not required and energy loss is prevented. There is an effect that can be.
また、第1クラッチは、スプラグの傾動により入力回転の伝達および遮断の切り替えを行うので、スプラグの移動により切り替えを行う構成と比較して、スプラグの動作量を小さくできる分、切り替えに要する時間を短縮でき、切り替えを素早く行うことができるという効果がある。更に、切り替えを素早く行うことができれば、入力回転が遮断された状態から伝達されるまでの間に内輪と外輪とが空転することもなく、回転伝達時のショックを防止することができるという効果がある。 In addition, since the first clutch performs switching of transmission and cutoff of input rotation by tilting the sprag, compared with the configuration in which switching is performed by moving the sprag, the amount of time required for switching can be reduced by reducing the amount of operation of the sprag. The effect is that it can be shortened and switching can be performed quickly. Furthermore, if the switching can be performed quickly, the inner ring and the outer ring do not run idle until the input rotation is transmitted from the blocked state, and the effect of preventing a shock during rotation transmission can be prevented. is there.
請求項2記載の動力伝達装置によれば、請求項1記載の動力伝達装置の奏する効果に加え、第1クラッチの荷重付与装置の作動および非作動を切り替えることで、複雑な制御を必要とせずに入力回転を変速できるという効果がある。よって、従来のように2つの多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成と比較して、動力の伝達に途切れのないスムーズな変速を実現できると共に、遊星歯車装置の二重噛み合いも防止することができる。
According to the power transmission device according to
請求項3記載の動力伝達装置によれば、請求項1又は2に記載の動力伝達装置の奏する効果に加え、出力軸が正回転するように出力軸に逆動力が入力される場合に、逆動力をキャリアから入力軸に伝達する第3クラッチを備えているので、第1クラッチの荷重付与装置の作動および非作動を切り替えなくとも、モータの動力を出力軸に伝達する動力伝達状態と、出力軸に入力される逆動力をモータに伝達する動力伝達状態とを切り替えることができるという効果がある。よって、第1クラッチの荷重付与装置を切り替える制御を不要にできると共に、動力伝達状態切り替え時のショックを防止することができる。 According to the power transmission device of the third aspect, in addition to the effect of the power transmission device of the first or second aspect, when reverse power is input to the output shaft so that the output shaft rotates forward, Since the third clutch for transmitting power from the carrier to the input shaft is provided, the power transmission state for transmitting the power of the motor to the output shaft without switching the operation and non-operation of the load applying device of the first clutch, and the output There is an effect that the power transmission state in which the reverse power input to the shaft is transmitted to the motor can be switched. Therefore, the control for switching the load applying device of the first clutch can be made unnecessary, and a shock at the time of switching the power transmission state can be prevented.
請求項4記載の動力伝達装置によれば、請求項3記載の動力伝達装置の奏する効果に加え、モータが逆回転している状態では、モータからの入力回転が第3クラッチにより入力軸からキャリアに伝達される。また、この場合には、第2クラッチによりリングギヤの回転の規制が解除されることで、キャリアに伝達された入力回転が速度一定のままで出力軸に伝達される。よって、モータが逆回転する場合に、モータからの入力回転を等速で伝達することができるという効果がある。 According to the power transmission device of the fourth aspect, in addition to the effect of the power transmission device according to the third aspect, when the motor is rotating in the reverse direction, the input rotation from the motor is carried out from the input shaft to the carrier by the third clutch. Is transmitted to. In this case, the restriction of the rotation of the ring gear is canceled by the second clutch, so that the input rotation transmitted to the carrier is transmitted to the output shaft while the speed is constant. Therefore, when the motor rotates in the reverse direction, there is an effect that the input rotation from the motor can be transmitted at a constant speed.
請求項5記載の動力伝達装置によれば、請求項1から4のいずれかに記載の動力伝達装置の奏する効果に加え、出力軸が逆回転するように出力軸に逆動力が入力される場合に、遊星歯車装置を二重噛み合いさせることができるという効果がある。よって、例えば、車両が登坂停止している場合に、サイドブレーキを作動させたり必要な駆動力が得られるようにモータを制御しなくとも、車両の後退を防止することができる。また、車両が登坂停止した状態から前進する場合には、モータを駆動するのみで発進することができる。 According to the power transmission device of the fifth aspect, in addition to the effect of the power transmission device according to any one of the first to fourth aspects, when reverse power is input to the output shaft so that the output shaft rotates in reverse. In addition, there is an effect that the planetary gear device can be double-engaged. Therefore, for example, when the vehicle is stopped on an uphill, the vehicle can be prevented from retreating without operating the side brake or controlling the motor so as to obtain the necessary driving force. In addition, when the vehicle moves forward from a state where the vehicle has stopped climbing, the vehicle can be started only by driving the motor.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施の形態における動力伝達装置1が搭載される車両100を模式的に示した模式図である。なお、図1の矢印F−B,L−Rは、車両100の前後方向、左右方向をそれぞれ示している。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a
まず、車両100の概略構成について説明する。車両100は、図1に示すように、前輪101(左の前輪101FL及び右の前輪101FR)を駆動するフロントユニット110と、後輪102(左の後輪102BL及び右の後輪102BR)を駆動するリヤユニット120とを備え、前輪101及び後輪102をそれぞれ独立して駆動可能に構成されている。
First, a schematic configuration of the
フロントユニット110は、動力源としてのエンジン111及びモータ112と、それらエンジン111及びモータ112の動力を前輪101に伝達する動力伝達装置113とを主に備え、エンジン111及びモータ112の2つの動力を使い分けて前輪101を駆動可能に構成されている。
The
リヤユニット120は、動力源としてのモータ121と、そのモータ121の動力を後輪102に伝達する動力伝達装置1とを主に備え、前輪101の駆動トルクに応じてモータ121が制御されることで、前輪101及び後輪102の駆動トルクが車両100の走行状態に応じた適切なトルク配分となるように後輪102を駆動可能に構成されている。
The
また、このリヤユニット120は、モータ121が発電機としての機能を兼ね備えており、モータ121により発電した電力を回生可能に構成されている。
Further, the
なお、車両100は、フロントユニット110を省略して、リヤユニット120のみで構成しても良く、その場合には、リヤユニット120により前輪101を駆動するように構成しても良い。
Note that the
次いで、図2を参照して、動力伝達装置1の詳細構成について説明する。図2は、動力伝達装置1の内部構造を模式的に示した模式図である。なお、図2では、理解を容易とするために、動力を伝達する機能を担う構成のみを図示している。
Next, a detailed configuration of the
動力伝達装置1は、図2に示すように、モータ121の動力が入力される入力軸2と、その入力軸2から動力が伝達される遊星歯車装置3と、その遊星歯車装置3から動力が伝達される出力軸4と、第1クラッチ10と、第2クラッチ20と、第3クラッチ30とを主に備えて構成されている。
As shown in FIG. 2, the
但し、本実施の形態では、図2に示すように、遊星歯車装置3に伝達された動力がデファレンシャル装置5を介して出力軸4に伝達されると共に、出力軸4に伝達された動力が動力伝達装置1の外部に出力され後輪102に伝達されるように構成されている。
However, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the power transmitted to the
なお、デファレンシャル装置5は、左右の後輪102BL,102BRの回転差を吸収するための装置であり、その構成は周知(例えば、特許4024897号公報など)であるため、詳細な説明を省略する。
The
遊星歯車装置3は、モータ121からの入力回転を減速するための歯車列であり、図2に示すように、モータ121からの入力回転が伝達されるサンギヤ3sと、そのサンギヤ3sの外周に噛合される複数のプラネタリギヤ3pと、それら複数のプラネタリギヤ3pに噛合されるリングギヤ3rと、複数のプラネタリギヤ3pを支持するキャリア3cとを備えて構成されている。
The
また、この遊星歯車装置3は、リングギヤ3rがサンギヤ3sの回転中心回りに回転可能に構成されると共に、キャリア3cがサンギヤ3sの回転中心回りに回転されることでモータ121からの入力回転を出力軸4に伝達可能に構成されている。
In addition, the
第1クラッチ10は、モータ121が正回転する場合に、モータ121からの入力回転を入力軸2からキャリア3cに伝達する一方、キャリア3cから入力軸2への回転の伝達を遮断すると共に、入力軸2からキャリア3cへの入力回転の伝達を遮断可能に構成されている。
The first clutch 10 transmits input rotation from the
ここで、図3及び図4を参照して、第1クラッチ10の詳細構成について説明する。図3は、第1クラッチ10の断面図であり、図4は、図3のIV−IV線における第1クラッチ10の断面図である。 Here, with reference to FIG.3 and FIG.4, the detailed structure of the 1st clutch 10 is demonstrated. FIG. 3 is a cross-sectional view of the first clutch 10, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the first clutch 10 taken along line IV-IV in FIG.
第1クラッチ10は、図3及び図4に示すように、内輪11と、その内輪11の外周を囲む外輪12と、それら内輪11と外輪12との間に配設される複数のスプラグ13と、それらスプラグ13を保持する保持器14と、荷重付与装置15とを主に備えて構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the first clutch 10 includes an
内輪11は、回転を伝達する機能を担う部材であり、図3及び図4に示すように、断面円形状の外周面11aを備え、軸心O回りに回転可能に構成されている。また、この内輪11は、入力軸2(図2参照)と一体に形成されている。
The
外輪12は、内輪11と共に回転を伝達する機能を担う部材であり、図3及び図4に示すように、内輪11の外周面11aに対向する断面円形状の内周面12aを備え、内輪11と同様に軸心O回りに回転可能に構成されている。また、この外輪12は、キャリア3c(図2参照)と一体に形成されている。
The
スプラグ13は、内輪11と外輪12とを係合する機能を担う部材であり、外周面11a及び内周面12aにそれぞれ接する係合面13a,13b(図5参照)を備え、図4に示すように、外周面11a及び内周面12aの対向間において円周方向に等間隔で複数配設されている。
The
また、このスプラグ13は、リボンスプリング16(図5参照)により内周面11a及び外周面12aの円周方向に付勢されている。ここで、図5を参照して、リボンスプリング16について説明する。図5は、図4のVで示す部分を拡大して示した第1クラッチ10の部分拡大断面図である。
The
リボンスプリング16は、スプラグ13に付勢力を付与して外周面11a及び内周面12aに係合面13a,13bが接するようにスプラグ13に図5の矢印S方向(以下「セルフロック方向」と称す)の回転モーメントを発生させる部材であり、図5に示すように、金属材料に波状の曲げ加工を施して形成され、その弾性を利用してスプラグ13に付勢力を付与可能に構成されている。但し、このリボンスプリング16は、コイルばねにより構成しても良い。
The
このリボンスプリング16によりスプラグ13に付勢力が付与されることで、外周面11a及び内周面12aに係合面13a,13bが接するようにスプラグ13がセルフロック方向へ傾動する。
By applying a biasing force to the
その結果、図5に示すように、内周面12aと係合面13bとの接点A及び外周面11aと係合面13aとの接点Bに摩擦力が発生すると共に外周面11a及び内周面12aの円周方向における各接点A,Bの位置ずれにより、内輪11及び外輪12が所定の方向へ回転する場合のみ、内輪11及び外輪12にスプラグ13が係合する。
As a result, as shown in FIG. 5, frictional force is generated at the contact A between the inner
これにより、モータ121が正回転する場合には、内輪11がスプラグ13に対して図5の矢印Ri方向(以下「ロック方向」と称す)へ回転することで、内輪11及び外輪12にスプラグ13が係合して、モータ121からの入力回転が入力軸2からキャリア3cに伝達される。一方、モータ121が逆回転する場合には、内輪11がスプラグ13に対して図5の反矢印Ri方向(以下「フリー方向」と称す)へ回転することで、接点Bに作用する摩擦力によりスプラグ13がリボンスプリング16の付勢力に抗して反セルフロック方向へ傾動し、その結果、内輪11及び外輪12へのスプラグ13の係合が解除され、入力軸2からキャリア3cへの入力回転の伝達が遮断される。
As a result, when the
また、外輪12がスプラグ13に対して図5の矢印Ro方向(以下「ロック方向」と称す)へ回転する場合には、内輪11及び外輪12にスプラグ13が係合して、キャリア3cから入力軸2に回転が伝達される。一方、外輪12がスプラグ13に対して図5の反矢印反Ro方向(以下「フリー方向」と称す)へ回転する場合には、接点Aに作用する摩擦力によりスプラグ13がリボンスプリング16の付勢力に抗して反セルフロック方向へ傾動し、その結果、内輪11及び外輪12へのスプラグ13の係合が解除され、キャリア3cから入力軸2への回転の伝達が遮断される。
Further, when the
図3及び図4に戻って説明する。保持器14は、スプラグ13を外周面11a及び内周面12aの円周方向へ傾動可能に保持する部材であり、図3及び図4に示すように、保持部14aと、荷重伝達部14bとを備えて構成されている。保持部14aは、スプラグ13を保持する部位であり、図3及び図4に示すように、軸心O方向に延設され、スプラグ13の上端側を保持している。
Returning to FIG. 3 and FIG. The
荷重伝達部14bは、荷重付与装置15から荷重が伝達される部位であり、図3に示すように、軸心O方向と交差する方向に延設されている。これにより、荷重伝達部14bを軸心O方向に延設する場合と比較して、保持器14の軸心O方向の寸法を短縮でき、第1クラッチ10の小型化を図ることができる。
The
また、この荷重伝達部14bは、図4に示すように、歯車状に形成され、後述するピニオン15bとの間に構成される歯車機構を介して荷重付与装置15から荷重が伝達されるように構成されている。これにより、荷重付与装置15から保持器14までの荷重の伝達経路中に生じるエネルギー損失を小さくでき、効率良く保持器14に荷重を伝達することができる。
Further, as shown in FIG. 4, the
荷重付与装置15は、リボンスプリング16の付勢力に抗してスプラグ13に荷重を付与してスプラグ13を反セルフロック方向(図5の反矢印S回転方向)へ傾動させるための装置であり、図3及び図4に示すように、アクチュエータ15aと、ピニオン15bとを備えて構成されている。
The
アクチュエータ15aは、スプラグ13に付与する荷重を生み出す動力源であり、電動機(交流モータ又は直流モータ)により構成され、電源(図示せず)から供給される電力により駆動可能に構成されている。
The
このように、アクチュエータ15aが電動機により構成されているので、例えば、アクチュエータ15aをシリンダやソレノイド等により構成する場合と比較して、荷重付与装置15の構造を簡素化すると共に小型化を図ることができる。
Thus, since the
また、荷重付与装置15の構造が複雑な場合には、荷重付与装置15が大型化し、第1クラッチ10の大型化を招くところ、荷重付与装置15の構造を簡素化すると共に小型化を図ることができれば、第1クラッチ10の小型化を図ることができる。
In addition, when the structure of the
ピニオン15bは、アクチュエータ15aの動力を保持器14に伝達するための部材であり、図3に示すように、保持器14の荷重伝達部14bと噛み合う歯車状に形成され、荷重伝達部14bとの間に歯車機構を構成している。
The
このピニオン15bによりアクチュエータ15aの動力が保持器14に伝達されることで、保持器14を介してスプラグ13に荷重が付与される。このように、荷重付与装置15は、保持器14を介してスプラグ13に荷重を付与するので、複数のスプラグ13に一度に荷重を付与することができ、効率良くスプラグ13に荷重を付与することができる。
The
上述したように構成される荷重付与装置15によれば、リボンスプリング16の付勢力に抗してスプラグ13に荷重を付与することで、スプラグ13を反セルフロック方向へ傾動させて、内輪11及び外輪12へのスプラグ13の係合を強制的に解除することができる。
According to the
これにより、内輪11がスプラグ13に対してロック方向(図5の矢印Ri方向)へ回転する場合および外輪12がスプラグ13に対してロック方向(図5の矢印Ro方向)へ回転する場合でも、荷重付与装置15により内輪11及び外輪12へのスプラグ13の係合を強制的に解除することで、入力軸2からキャリア3cへの入力回転の伝達およびキャリア3cから入力軸2への回転の伝達が遮断される。
Thereby, even when the
図2に戻って説明する。第2クラッチ20は、リングギヤ3rの回転の規制および解除を行うためのものである。なお、この第2クラッチ20は、第1クラッチ10と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。
Returning to FIG. The second clutch 20 is for restricting and releasing the rotation of the
但し、第1クラッチ10では、内輪11が入力軸2と一体に形成されると共に外輪12がキャリア3cと一体に形成されているのに対し、第2クラッチ20では、内輪11がリングギヤ3rと一体に形成されると共に外輪12が動力伝達装置1の外郭をなすケース1aに回転不能に固定されている。
However, in the first clutch 10, the
これにより、内輪11がスプラグ13に対してロック方向(図5の矢印Ri方向)へ回転する場合には、内輪11及び外輪12にスプラグ13が係合して、リングギヤRgの回転が規制される。一方、内輪11がスプラグ13に対してフリー方向(図5の反矢印Ri方向)へ回転する場合には、内輪11及び外輪12へのスプラグ13の係合が解除され、リングギヤRgの回転の規制が解除される。
Thereby, when the
これに対し、内輪11がスプラグ13に対してロック方向へ回転する場合でも、荷重付与装置15により内輪11及び外輪12へのスプラグ13の係合を強制的に解除することで、リングギヤRgの回転の規制が解除される。
In contrast, even when the
第3クラッチ30は、モータ121が逆回転する場合に、モータ121からの入力回転を入力軸2からキャリア3cに伝達するためのものである。なお、この第3クラッチ30は、荷重付与装置15が省略されている以外は第1クラッチ10と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。
The third clutch 30 is for transmitting the input rotation from the
但し、第1クラッチ10では、モータ121が正回転する場合に、内輪11がスプラグ13に対してロック方向(図5の矢印Ri方向)へ回転するが、第2クラッチ20では、モータ121が逆回転する場合に、内輪11がスプラグ13に対してロック方向(図5の矢印Ri方向)へ回転するように構成されている。
However, in the first clutch 10, when the
これにより、モータ121が逆回転する場合には、内輪11がスプラグ13に対してロック方向(図5の矢印Ri方向)へ回転することで、内輪11及び外輪12にスプラグ13が係合して、モータ121からの入力回転が入力軸2からキャリア3cに伝達される。一方、モータ121が正回転する場合には、内輪11がスプラグ13に対してフリー方向(図5の反矢印Ri方向)へ回転することで、内輪11及び外輪12へのスプラグ13の係合が解除され、入力軸2からキャリア3cへの入力回転の伝達が遮断される。
Thus, when the
また、外輪12がスプラグ13に対してロック方向(図5の矢印Ro方向)へ回転する場合には、内輪11及び外輪12にスプラグ13が係合して、キャリア3cから入力軸2に回転が伝達される。一方、外輪12がスプラグ13に対してフリー方向(図5の反矢印Ro方向)へ回転する場合には、内輪11及び外輪12へのスプラグ13の係合が解除され、キャリア3cから入力軸2への回転の伝達が遮断される。
Further, when the
次いで、図6から図9を参照して、上述したように構成される動力伝達装置1の作動状態について説明する。図6から図9は、動力伝達装置1の内部構造を模式的に示した模式図である。なお、図6から図9において、(a)は、内部構造の側面視を模式的に示しており、(b)は、内部構造の正面視を模式的に示している。
Next, the operating state of the
ここで、図6から図9では、理解を容易とするために、動力の伝達経路を矢印Pで示している。また、図6(b)、図7(b)、図8(b)及び図9(b)では、第1クラッチ10、第2クラッチ20及び第3クラッチ30の各内輪11及び外輪12の回転方向を矢印R,Fで示しており、矢印Rは回転方向がスプラグ13に対してロック方向であることを、矢印Fは回転方向がスプラグ13に対してフリー方向であることを、それぞれ表すと共に、矢印R,Fの大きさは回転速度の大きさを表している。
Here, in FIG. 6 to FIG. 9, the power transmission path is indicated by an arrow P for easy understanding. Further, in FIGS. 6B, 7B, 8B, and 9B, the rotation of the
まず、図6及び図7を参照して、車両100の前進時における動力伝達装置1の作動状態について説明する。図6に示すように、車両100の前進時には、モータ121が正回転することで、第1クラッチ10の内輪11がロック方向へ回転すると共に第3クラッチ30の内輪11がフリー方向へ回転する。
First, the operation state of the
ここで、第1クラッチ10の荷重付与装置15を作動させた場合には、内輪11及び外輪12へのスプラグ13の係合が解除されることで、内輪11がロック方向へ回転している状態にあっても、入力軸2からキャリア3aへの入力回転の伝達が遮断される。
Here, when the
一方、遊星歯車装置3では、サンギヤ3sが回転することで、サンギヤ3sの回転がプラネタリギヤ3pに伝達されると共にプラネタリギヤ3pを介してリングギヤ3rに伝達される。この場合、リングギヤ3rが回転することで、第2クラッチ20の内輪11がロック方向へ回転し、リングギヤ3rの回転が規制される。これにより、サンギヤ3sに伝達された入力回転がプラネタリギヤ3pにより減速されキャリア3cを介して出力軸4に伝達される。
On the other hand, in the
また、この場合には、キャリア3cから第1クラッチ10の外輪12にフリー方向への回転が入力されるが、第1クラッチ10では内輪11の回転速度が外輪12の回転速度よりも速いため、相対的に内輪11がロック方向へ回転している状態と等しくなる。よって、第1クラッチ10の荷重付与装置15を作動させて内輪11及び外輪12へのスプラグ13の係合を強制的に解除することで、入力軸2からキャリア3cへの入力回転の伝達は遮断される。
In this case, the rotation in the free direction is input from the
これに対し、図7に示すように、第1クラッチ10の荷重付与装置15を非作動とした場合には、内輪11及び外輪12にスプラグ13が係合することで、モータ121からの入力回転が入力軸2からキャリア3cに伝達される。
On the other hand, as shown in FIG. 7, when the
また、遊星歯車装置3では、入力回転が入力軸2からサンギヤ3sに伝達されると共に第1クラッチ10により入力回転が入力軸2からキャリア3cに伝達されるので、サンギヤ3sとキャリア3cとが一体回転する。この場合には、ピニオンギヤ3p及びリングギヤ3rも一体回転する。よって、第2クラッチ20の内輪11はフリー方向への回転となり、キャリア3cから出力軸4への入力回転の伝達に影響を与えない。
In the
次いで、図8を参照して、車両100のコースト走行時(惰性走行時)における動力伝達装置1の作動状態について説明する。図8に示すように、車両100のコースト走行時には、キャリア3cが回転することで、第1クラッチ10の外輪12がフリー方向へ回転すると共に第3クラッチ30の外輪12がロック方向へ回転する。よって、第3クラッチ30によりキャリア3cから入力軸2に回転が伝達される。
Next, an operation state of the
また、遊星歯車装置3では、第3クラッチ30の内輪11とサンギヤ3sとが一体に形成されているので、サンギヤ3sとキャリア3cとが一体回転する。この場合には、ピニオンギヤ3p及びリングギヤ3rも一体回転する。よって、第2クラッチ20の内輪11はフリー方向への回転となり、キャリア3cから入力軸2への回転の伝達に影響を与えない。
In the
よって、車両100のコースト走行時には、入力軸2が回転することで、モータ121を発電機として機能させることができる。これにより、モータ121により発電した電力を電源に回生することで、省エネルギー化を図ることができる。
Therefore, when the
次いで、図9を参照して、車両100の後進時における動力伝達装置1の作動状態について説明する。図9に示すように、車両100の後進時には、モータ121が逆回転することで、第1クラッチ10の内輪11がフリー方向へ回転すると共に第3クラッチ30の内輪11がロック方向へ回転する。よって、モータ121からの入力回転が第3クラッチ30により入力軸2からキャリア3cに伝達される。
Next, with reference to FIG. 9, the operating state of the
また、遊星歯車装置3では、入力回転が入力軸2からサンギヤ3sに伝達されると共に第3クラッチ30により入力回転が入力軸2からキャリア3cに伝達されるので、サンギヤ3sとキャリア3cとが一体回転する。この場合には、ピニオンギヤ3p及びリングギヤ3rも一体回転する。よって、リングギヤ3rから第2クラッチ20の内輪11にロック方向への回転が入力される。よって、第2クラッチ20の荷重付与装置15を作動させて内輪11及び外輪12へのスプラグ13の係合を強制的に解除することで、内輪11にロック方向への回転が入力されている状態にあっても、リングギヤ3rの回転の規制が解除される。これにより、キャリア3cに伝達された入力回転が速度一定のままで出力軸4に伝達される。
In the
以上説明したように、動力伝達装置1によれば、車両100の前進時においてモータ121からの入力回転を等速および減速の2段に変速できるので、低速から高速までの幅広い車速範囲においてモータ121を効率の良い回転域で使用することが可能となり、モータ121の動力を効率良く伝達することができる。
As described above, according to the
また、幅広い車速範囲においてモータ121を効率の良い回転域で使用することが可能となれば、高出力のモータを必要とせず、その分、モータの高出力化に伴う装置の大型化を回避して、小型化を図ることができる。
Further, if the
また、従来のように多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成と比較して、多板クラッチを断続させるための油圧システムを必要とせず、構造を簡素化すると共に小型化を図ることができる。更に、多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成の場合には、多板クラッチの接続時に熱エネルギーが放出され、エネルギー損失が生じるところ、多板クラッチを不要として、エネルギー損失を防止することができる。 Further, compared with the conventional configuration in which the multi-plate clutch is intermittently engaged and the input rotation is changed, a hydraulic system for intermittently engaging the multi-plate clutch is not required, and the structure is simplified and the size is reduced. Can do. Furthermore, in the case of a configuration in which the multi-plate clutch is intermittently connected to change the input rotation, heat energy is released when the multi-plate clutch is connected, resulting in energy loss. The multi-plate clutch is not required and energy loss is prevented. be able to.
また、第1クラッチ10は、スプラグ13の傾動により入力回転の伝達および遮断の切り替えを行うので、スプラグ13を移動させて切り替えを行う構成と比較して、スプラグ13の動作量を小さくできる分、切り替えに要する時間を短縮でき、切り替えを素早く行うことができる。更に、切り替えを素早く行うことができれば、入力回転が遮断された状態から伝達されるまでの間に内輪11と外輪12とが空転することもなく、回転伝達時の衝撃を防止することができる。
Further, since the first clutch 10 performs switching of transmission and cutoff of the input rotation by tilting the
また、動力伝達装置1によれば、第1クラッチ10の荷重付与装置15の作動および非作動を切り替えることで、複雑な制御を必要とせずに入力回転を変速できる。よって、従来のように、2つの多板クラッチを断続させて入力回転を変速する構成と比較して、動力の伝達に途切れのないスムーズな変速を実現できると共に、遊星歯車装置3の二重噛み合いも防止することができる。
Moreover, according to the
また、動力伝達装置1によれば、出力軸4が正回転するように出力軸4に逆動力が入力される場合に、逆動力をキャリア3cから入力軸2に伝達する第3クラッチ30を備えているので、第1クラッチ10の荷重付与装置15の作動および非作動を切り替えなくとも、モータ121の動力を出力軸4に伝達する動力伝達状態と、出力軸4に入力される逆動力をモータ121に伝達する動力伝達状態とを切り替えることができる。よって、第1クラッチ10の荷重付与装置15を切り替える制御を不要にできると共に、動力伝達状態切り替え時のショックを防止することができる。
The
更に、出力軸4が逆回転するように出力軸4に逆動力が入力される場合に、遊星歯車装置3を二重噛み合いさせることができる。よって、例えば、車両100が登坂停止している場合に、サイドブレーキを作動させたり必要な駆動力が得られるようにモータ121を制御しなくとも、車両100の後退を防止することができる。また、車両100が登坂停止した状態から前進する場合には、モータ121を駆動するのみで発進することができる。
Furthermore, when reverse power is input to the output shaft 4 so that the output shaft 4 rotates in the reverse direction, the
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。 The present invention has been described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It can be easily guessed.
上記実施の形態では、動力伝達装置1が車両100のリヤユニット120に組み込まれる場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、他の車両(機関車、旅客車、貨物車および特殊車など)の走行装置、作業装置および工作機械などの動力伝達装置に組み込むことは当然可能である。
In the above embodiment, the case where the
上記実施の形態では、アクチュエータ15aが電動機(交流電動機または直流電動機)により構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の動力源を採用することは当然可能である。他の動力源としては、例えば、直流電動機、油圧モータ、空気圧シリンダ、油圧シリンダ、交流ソレノイド及び直流ソレノイド等が例示される。
In the above-described embodiment, the case where the
ここで、アクチュエータ15aをソレノイドにより構成する場合には、歯車機構などによりスプラグ13に荷重を付与する場合に限られず、例えば、電磁力を利用してスプラグ13に荷重を付与するように構成しても良い。
Here, when the
上記実施の形態では説明を省略したが、車両100の前進時において第1クラッチ10の荷重付与装置15を非作動とした場合に、第2クラッチ20の荷重付与装置15を作動させて内輪11及び外輪12へのスプラグ13の係合を強制的に解除しても良い。
Although the description is omitted in the above embodiment, when the
同様に、車両100のコースト走行時に、第1クラッチ10及び第2クラッチ20の荷重付与装置15を作動させて各内輪11及び外輪12へのスプラグ13の係合を強制的に解除しても良い。
Similarly, when the
1 動力伝達装置
2 入力軸
3 遊星歯車装置
3s サンギヤ(遊星歯車装置の一部)
3p プラネタリギヤ(遊星歯車装置の一部)
3r リングギヤ(遊星歯車装置の一部)
3c キャリア(遊星歯車装置の一部)
4 出力軸
10 第1クラッチ
11 内輪
11a 外周面
12 外輪
12a 内周面
13 スプラグ
13a,13b 係合面
14 保持器
15 荷重付与装置
16 リボンスプリング(付勢部材)
20 第2クラッチ
30 第3クラッチ
121 モータ
DESCRIPTION OF
3p planetary gear (part of planetary gear unit)
3r ring gear (part of planetary gear unit)
3c Carrier (part of planetary gear unit)
4
20 Second clutch 30
Claims (5)
前記モータが正回転する場合に、前記入力回転を前記入力軸から前記キャリアに伝達すると共に前記入力軸から前記キャリアへの前記入力回転の伝達を遮断可能に構成される第1クラッチと、
前記モータが正回転する場合であって前記第1クラッチにより前記入力軸から前記キャリアへの前記入力回転の伝達を遮断した場合に、前記リングギヤの回転を規制する一方、前記モータが正回転する場合であって前記第1クラッチにより前記入力回転を前記入力軸から前記キャリアに伝達した場合に、前記リングギヤの回転の規制を解除する第2クラッチとを備え、
前記第1クラッチは、
断面円形状の外周面を有し軸心回りに回転可能に構成される内輪と、
その内輪の前記外周面に対向する断面円形状の内周面を有し前記軸心回りに回転可能に構成される外輪と、
前記外周面および前記内周面にそれぞれ接する係合面を有し前記外周面および前記内周面の対向間において円周方向に複数配設されるスプラグと、
そのスプラグを前記外周面および前記内周面の円周方向へ傾動可能に保持する保持器と、
前記スプラグに付勢力を付与して前記外周面および前記内周面に前記係合面が接するように前記スプラグを前記円周方向のセルフロック方向へ傾動させる付勢部材と、
その付勢部材の付勢力に抗して前記スプラグに荷重を付与して前記セルフロック方向とは逆方向であって前記円周方向の反セルフロック方向へ前記スプラグを傾動させる荷重付与装置とを備えた切替式クラッチとして構成されていることを特徴とする動力伝達装置。 An input shaft to which the power of the motor is input, a planetary gear device to which the power is transmitted from the input shaft, and an output shaft to which the power is transmitted from the planetary gear device, and the planetary gear device includes: A sun gear that rotates when input rotation from a motor is transmitted, a plurality of planetary gears that mesh with the outer periphery of the sun gear, and a ring gear that meshes with the plurality of planetary gears and is rotatable about the center of rotation of the sun gear And a carrier that supports the plurality of planetary gears and is rotated around a rotation center of the sun gear to transmit the input rotation to the output shaft.
A first clutch configured to transmit the input rotation from the input shaft to the carrier and to block transmission of the input rotation from the input shaft to the carrier when the motor rotates forward;
When the motor rotates normally, and when the transmission of the input rotation from the input shaft to the carrier is interrupted by the first clutch, the rotation of the ring gear is restricted while the motor rotates normally. And when the input rotation is transmitted from the input shaft to the carrier by the first clutch, the second clutch for releasing the restriction of the rotation of the ring gear,
The first clutch is
An inner ring having an outer peripheral surface with a circular cross section and configured to be rotatable about an axis;
An outer ring having an inner peripheral surface with a circular cross section facing the outer peripheral surface of the inner ring and configured to be rotatable about the axis;
A plurality of sprags having engagement surfaces in contact with the outer peripheral surface and the inner peripheral surface and disposed in a circumferential direction between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface;
A retainer that holds the sprag so as to be tiltable in a circumferential direction of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface;
A biasing member that applies a biasing force to the sprag and tilts the sprag in the circumferential self-lock direction so that the engagement surface is in contact with the outer peripheral surface and the inner peripheral surface;
A load applying device that applies a load to the sprag against the urging force of the urging member and tilts the sprag in a direction opposite to the self-locking direction and in a circumferential anti-locking direction. A power transmission device configured as a switchable clutch provided.
前記第2クラッチは、前記切替式クラッチにより構成され、前記モータが逆回転する場合に、前記リングギヤの回転の規制を解除可能に構成されていることを特徴とする請求項3記載の動力伝達装置。 The third clutch transmits the input rotation from the input shaft to the carrier when the motor rotates in reverse.
4. The power transmission device according to claim 3, wherein the second clutch is configured by the switching clutch, and is configured to be able to release the restriction on the rotation of the ring gear when the motor rotates in the reverse direction. 5. .
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